公路环境灾变可视监控治理一体化技术制造技术

本发明专利技术涉及公路环境灾变可视监控治理一体化技术，以灾变链式理论的“链 式效应”为导向，鉴于灾变过程具有延续性的特征，设立了四个标志：从 源头是否成灾的“灾变标志”、崩滑体滑与不滑启动的“滑移标志”、灾害 破坏力度大小的“破坏标志”以及治理效果跟踪的“可靠标志”。这四个标 志又将灾变及治理过程划分为三个阶段。本发明专利技术基于无线遥测台网监控手 段，通过能量传输嵌套模型实施可视动态演绎，揭示了灾损状态规律及破 坏力度，为防治灾害、保护生态、维护交通安全，拓展了新一代的产业成 果。

Integrated technology of visual monitoring and management for highway environmental disaster

The invention relates to an integrated technology for visual monitoring and management of highway environmental disasters},{src:\u5f0f\u6548\u5e94\u201d\u4e3a\u5bfc\u5411\uff0c\u9274\u4e8e\u707e\u53d8\u8fc7\u7a0b\u5177\u6709\u5ef6\u7eed\u6027\u7684\u7279\u5f81\uff0c\u8bbe\u7acb\u4e86\u56db\u4e2a\u6807\u5fd7\uff1a\u4ece,dst:Because of the continuity characteristic of the disaster process, four marks are established},{src:\u6e90\u5934\u662f\u5426\u6210\u707e\u7684\u201c\u707e\u53d8\u6807\u5fd7\u201d\u3001\u5d29\u6ed1\u4f53\u6ed1\u4e0e\u4e0d\u6ed1\u542f\u52a8\u7684\u201c\u6ed1\u79fb\u6807\u5fd7\u201d\u3001\u707e\u5bb3,dst:Whether the source of the disaster is a \catastrophe mark\, \slip mark\ and \disaster\},{src:\u7834\u574f\u529b\u5ea6\u5927\u5c0f\u7684\u201c\u7834\u574f\u6807\u5fd7\u201d\u4ee5\u53ca\u6cbb\u7406\u6548\u679c\u8ddf\u8e2a\u7684\u201c\u53ef\u9760\u6807\u5fd7\u201d\u3002\u8fd9\u56db\u4e2a\u6807,dst:The destruction of the size of the destruction of signs and governance effect tracking of the \reliable signs\. These four standards},{src:\u5fd7\u53c8\u5c06\u707e\u53d8\u53ca\u6cbb\u7406\u8fc7\u7a0b\u5212\u5206\u4e3a\u4e09\u4e2a\u9636\u6bb5\u3002\u672c\u53d1\u660e\u57fa\u4e8e\u65e0\u7ebf\u9065\u6d4b\u53f0\u7f51\u76d1\u63a7\u624b,dst:The disaster and control process is divided into three stages. The invention is based on a wireless telemetry network monitoring hand},{src:\u6bb5\uff0c\u901a\u8fc7\u80fd\u91cf\u4f20\u8f93\u5d4c\u5957\u6a21\u578b\u5b9e\u65bd\u53ef\u89c6\u52a8\u6001\u6f14\u7ece\uff0c\u63ed\u793a\u4e86\u707e\u635f\u72b6\u6001\u89c4\u5f8b\u53ca\u7834,dst:In this paper, the visual dynamic deduction is carried out by the nested model of energy transmission},{src:\u574f\u529b\u5ea6\uff0c\u4e3a\u9632\u6cbb\u707e\u5bb3\u3001\u4fdd\u62a4\u751f\u6001\u3001\u7ef4\u62a4\u4ea4\u901a\u5b89\u5168\uff0c\u62d3\u5c55\u4e86\u65b0\u4e00\u4ee3\u7684\u4ea7\u4e1a\u6210,dst:Bad efforts for the prevention and control of disasters, ecological protection, maintenance of traffic safety, and expand a new generation of industry},{src:\u679c\u3002,dst:Fruit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及公路交通与环境生态领域，具体涉及公路环境灾变的可视、监控及治理一体化技术。
技术介绍
我国是世界上发生地质灾害最为严重的国家之一，全国仅崩塌、滑坡灾害危险点就多达百万处以上，每年还会新增几万至十几万的危险点。历年来，地质灾害造成每年人员伤亡数以千计，经济损失达百亿元。这些灾害来势汹涌，首当其冲是公路交通与环境生态深受其害。因为，公路沿线状分布，跨越不同地域，与生态环境密不可分。在我国西部地区，尤其西南山地及库区，不可避免的高填深挖或水位剧变，自然生态稳定环境受到改变，加之洪水袭击、地震激荡，加剧了滑坡、崩塌、泥石流灾害的形成，严重危及生态环境和交通运输生命线，给人民财产和经济建设带来重大损失。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有技术中之空白和不足，提供一种可将交通建设与生态环境保护有机融合于一体的公路环境灾变可视监控治理一体化技术。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术以西南山地公路交通环境生态灾损监控为依托背景，基于无线遥测台网监控手段，通过能量传输嵌套模型实施可视动态演绎，揭示灾损状态规律及破坏力度，为防治灾害、保护生态、维护交通安全拓展新一代产业成果，主要技术方案如下以灾变链式理论的“链式效应”为导向，鉴于灾变过程具有延续性的特征，因此，攻关目标着眼点放在“四个标志”上即从源头是否成灾的“灾变标志”、崩滑体滑与不滑启动的“滑移标志”、灾害破坏力度大小的“破坏标志”以及治理效果跟踪的“可靠标志”。“四个标志”将灾变及治理过程划分为“三个阶段”。(1)从源头起因到启动警示的阶段判识，为第一阶段；(2)从启动滑移到灾害破坏规律指标显示，含理论模型构建组及可视动态演绎，为第二阶段；(3)从灾害破坏到灾后治理及其效果跟踪，含结构防灾技术，为第三阶段。本专利技术的关键技术如下1.不同尺度灾害参数耦合通过调研、搜集典型灾害类型资料，进行理论研究，以掌握在不同尺度灾害环境条件下灾害的启动条件，对灾害发育程度的识别和预警提供依据；通过神经网络、模糊、层次分析法等非线性手段，提供变尺度灾情参数耦合的启动条件确切范围指标，并通过系统便捷反映不同尺度环境因素耦合与启动参数的不同条件和效果，并为后续研究提供启动参数和协助灾后追溯提供条件。首先对影响灾害因素的不同尺度进行特征描述与度量，然后研究了单一因素对滑坡灾变的影响，明确了单因素指标对源头灾害的影响。不同尺度环境因素对灾变过程的耦合效应是灾害形成突变的重要环节，通过滑坡灾害的参数耦合指标的量化，为滑坡等灾害的灾前与启动条件和判别提供了参考依据。总结出地质灾害联合作用链式规律，揭示灾害从孕育—发展—发生的演绎过程，为采用适当的断链措施提供了理论依据。2.耦合参数运行系统耦合参数运行系统是本子题的技术关键，通过参数分类、分级度量，以及内部机理研究，结合非线性预测、专家系统和滑坡基础资料数据库，编制程序进行耦合参数运行系统开发。基于库区大量滑坡统计参数数据库，建立滑坡环境影响因素同耦合参数间的映射关系，为启动滑移提供了警示判据。共包括三大模块，分别为“数据输入及耦合模块”、“查询模块”和“报表输出模块”。3.构建滑坡的时间和空间预测模型构建了二维和三维滑坡的空间预测模型，建立了以突变论为基础的滑坡稳定系数计算方法。并和传统的极限平衡分析方法比较，确定了快速滑坡和慢速滑坡的判别条件。根据滑体在滑移过程的能量传输规律，得到滑体滑移各阶段的速度及能量计算公式，为灾情可视化及工程设防提供理论依据。考虑滑面介质的流变特性结合滑坡监测资料，利用开尔文流变模型，建立了滑坡的时间预测模型，由监测数据拟合出位移和时间的关系式，将该表达式代入尖点突变理论的分叉集方程，得到了预测滑坡突滑时间的计算公式。4.构建危岩失稳力学模型建立了危岩失稳的判据。考虑落石形状对落石运动轨迹的影响，为了更符合实际将落石近似为椭圆形，得到了落石运动轨迹及运动速度计算公式。将危岩按受力破坏形式分为剪切破坏和拉伸破坏，将复杂受力情况下的危岩简化为纯剪切裂纹板和单轴拉伸裂纹板。根据裂纹线场原理得到了裂纹线上塑性区与荷载之间的关系及危岩失稳的判据。根据落石碰撞前后落石对接触点的动量矩守恒，将落石运动分为自由落体、碰撞、抛体运动、滚动和滑动等不同阶段分别计算。最后，将现有的崩滑体力学模型应用于万州安乐寺滑坡、广元国道边坡和万州首立山危岩等工程实例验证，表明了模型的可靠性。5.提出了任意滑移面上二维、三维滑坡灾变的模拟方法该方法采用了微元法、迭代法和综合模拟法等关键技术，解决了三维滑坡过程中如何保持体积不变这一关键难题。6.构建了三维滑坡地形模型，其中采用了三个关键技术1)数据获取与归一化技术；2)精细网格地形数据的生成技术；3)三角形面片元素的生成与组织技术。7.在理论模型基础上开发了“西部交通环境监测可视演绎系统”软件该软件能对滑坡灾变进行三维可视化动态演绎、浓缩、跟踪和追溯，能实时显示演绎的能量转化和破坏作用力度指标，能进行地图漫游，能显示灾变点信息和完成切片分析，能进行灾害预警。在软件开发中成功解决了演绎系统的复杂框架构建、大量图形图像数据的存储与处理、追溯功能的设计、切片功能的实现、滑坡过程浓缩、鼠标跟踪球等多项关键技术。8.在理论模型基础上实现了危岩的三维可视化动态演绎此功能能直观、形象地显示危岩的坠落、弹跳和翻转过程。9.将软件应用于重庆万州安乐寺、南岸区向家坡等实际滑坡，验证了软件的实用性。10.基于灾害可视化的破坏力评估在灾害可视化演绎的基础上，获得灾害的发展过程、运动路径和破坏力参数，进行灾害的破坏力评价。11.灾害的设防水平的确定根据滑坡灾害危险性和易损性确定灾害危险指数，并根据灾害的风险性分级进行设防，遵循结构抗力应大于灾害破坏力的原理，制订相应的工程防治方案。12.边坡灾害防范技术治理岩崩、滑坡、泥石流、雪崩等自然灾害有两种途径一是限制灾害的发生(消除灾害源或对灾害源进行加固)；二是通过某些措施减少或消除灾害对人类的危险。以三峡库区滑坡为例，介绍滑坡灾害设防水平与工程处置措施的关系。13.边坡灾害防治工程实例以黄腊石滑坡为例，计算滑坡危险指数和易损性，得出黄腊石滑坡风险指数Ri，j＝3，由滑坡灾害风险分级表可以得出黄腊石滑坡为低风险，确定滑坡灾害设防水平为一级设防水平(20年)，滑坡治理工程安全系数为1.2，工程处置措施主要采取地表、地下排水措施。经过长期的观测，黄腊石滑坡体基本能够保持稳定。14.示范区新型、高效地质灾害监测台网技术系统研究，含组网选点、监测仪器配置、传输技术、数据预处理等15.采用GSM/GPRS通信技术对奉节高边坡、公路地质灾害应急监测、万州库区兰池沟大桥安全监测实现无线自动遥测16.基于3S空间技术与先进测量技术建立地质灾害监测台网17.对崩滑体理论模型参数及可视化演绎指标实施验证新型地质灾害无线遥测台网在重庆万州滑坡工程治理效果监测，及巫山地质灾害监测预警中得到广泛应用。本专利技术以灾变链式理论为导向，将交通建设与生态环境保护有机融合于一体，加速对崩滑体灾害规律的认识，加强灾变阶段的稳态判识、监控、预警与根治的一体化进程，将灾害消灭在萌发状态，最大限度地减少受灾损失，构建人与自然的和谐社会，具有重大作用和现实意义。附图说明图1是本专利技术公路环境灾变可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路环境灾变可视监控治理一体化技术，为交通环境生态灾损的监控，利用了灾变过程具有延续性的特点，其特征在于：它基于无线遥测台网的监控手段，通过能量传输嵌套模型，实施可视动态演绎，揭示灾损状态规律及破坏力度，包括：利用灾变过程具有延续性的特征，设立四个标志为：从源头是否成灾的“灾变标志”、崩滑体滑与不滑启动的“滑移标志”、灾害破坏力度大小的“破坏标志”以及治理效果跟踪的“可靠标志”。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖盛燮，
申请(专利权)人：肖盛燮，
类型：发明
国别省市：85